建筑結構設計工程造價成本分析

陳興虎

摘要：建筑結構越復雜、材料要求越嚴格、設計質(zhì)量越高，工程造價可能越高。在現(xiàn)代工程管理背景下，必須要在設計階段很好地平衡各類矛盾，確保建筑質(zhì)量以及建筑結構合理性基礎上，要盡可能降低工程成本。因而，設計人員應明確建筑結構設計與造價成本關系、了解建筑結構影響因素、了解結構設計在成本控制中發(fā)揮的重要作用，才能最終形成系統(tǒng)的建筑結構設計來控制工程造價的方法。

關鍵詞：建筑結構;結構設計;設計工程;工程造價;造價成本;成本分析

一、建筑結構設計與造價成本的關系

1.建筑成本結構設計理念

之前設計單位成本管控能力較弱，但隨著時代變遷，設計公司紛紛改變了傳統(tǒng)業(yè)務模式，從建設單位角度為其節(jié)省成本成為了設計公司競爭的主要手段。這便是建筑成本結構設計理念誕生的基本背景。在建筑成本結構設計理念下，設計師在設計過程中要掌握建筑結構、施工工藝和建筑成本關系，進而調(diào)節(jié)各類影響因素，保證達成科學結構基礎上盡可能降低建筑成本。

2.結構設計與造價成本的關系

從行業(yè)數(shù)據(jù)可知，建筑基礎以及上部結構部分成本占造價成本的60%。若是土層結構復雜，成本還會進一步提升。而上層建筑砌筑部分，一般這一部分占造價成本的12%，水電工程部分占18%，措施費用占造價成本的10%。所以，建筑基礎以及上部結構部分形成科學設計，直接決定了建筑工程總造價成本水平[1]。

二、建筑結構影響造價的因素

1.建筑的常見結構形式

建筑最常見的結構形式包括混合結構、框架結構、剪力墻結構、筒體結構、桁架結構等。這幾種結構應用特點是：混合結構一般不超過6層，框架結構不得超過15層，剪力墻結構不得超過180m，筒體結構不得超過300m。

2.建筑的基礎形式

建筑基礎形式根據(jù)材料、埋置深度、受力性能、構造形式不同而不同，一共有十余種基礎。不同基礎不同造價。例如同一個工程剛性基礎和柔性基礎相比，柔性基礎成本較高。若是設計人員沒有認真分析材料、埋深、受力、構造形式等影響，就會出現(xiàn)基礎工程過度消耗材料、人力并且影響施工進度的情況，而最終也必然抬升建筑工程造價。

3.結構上部體系和構件

結構上部體系包括梁板、墻柱等。上部構件復雜，結構體系就越復雜，整個建筑造價成本會越高。結構體系復雜，構件容易發(fā)生碰撞，容易導致后期施工過程中出現(xiàn)施工變更。因此會導致材料浪費，最終會導致建筑成本明顯提高。

4.結構材料強度

如果建設單位所要求的結構材料品質(zhì)越高，最終施工成本越高。尤其是建設單位要求融入綠色施工理念，要求融入綠色材料，此時形成的建筑造價成本便會越高。這是源于目前我國材料市場當中，綠色材料單價是普通材料的1.5-3倍。

5.設計質(zhì)量

如今在節(jié)省投資理念之下，建設單位一般都會要求結構設計師對同一個項目給出不同方案，不同方案對應著不同工程成本造價。另外，設計質(zhì)量也指設計師的設計方案是否科學合理，如果不科學的設計方案指導施工必然導致施工過程中出現(xiàn)材料浪費、人力浪費、設備浪費情況，就會直接增加造價成本。

三、結構設計在成本控制中的重要性

科學的結構設計能夠讓整個工程成本下降6%-34%。這是因為在合理設計前提下，結構設計和建筑設計彼此依存彼此借鑒，能有效地降低施工成本。尤其是在如今節(jié)能減排的大環(huán)境下，更需要結構設計和建筑設計關聯(lián)起來，目的是保證建筑結構科學性、藝術性的基礎上，有效降低工程造價。結構設計師如果擁有結構優(yōu)化思維，就會直接降低建筑施工成本。例如結構設計時及時利用BIM技術來做碰撞實驗，將多余的結構去除，進一步保證結構的科學性、合理性，在減少構件同時不影響建筑穩(wěn)定性[2]。同時在剪力墻配筋時正確計算，有效避免過量配筋。不管是保證結構合理性還是避免過量配筋，都能節(jié)省大量材料，直接有效降低工程造價。另外，科學的結構設計直接對施工現(xiàn)場有良好影響，可以加快施工進度，縮短工期，這一點也能夠有效降低工程造價。

四、結構設計階段控制造價成本方法

1.采用合適的結構形式

前文所述幾種結構形式并非是隨意使用的，結構設計師必須要隨著建筑高度不同而選擇不同的結構形式。換言之，如果針對六層以下多層建筑采用框架結構設計、筒體結構設計，就會增加工程造價。誠然，結構設計師也必須要認真了解建筑用途、建筑造型、建筑具體組成，要做到全面考慮，這樣才能避免因為結構不合理造成的材料浪費。在選擇結構形式時需要考慮到層高對建筑含鋼量影響、考慮到層高增加以后會不會導致總高超過100m。若是超過100m還需要在地面全面匹配消防系統(tǒng)，這也會增加建筑造價。建筑戶型結構設計同樣會影響建筑造價，例如一般T字型結構、品字型結構不存在結構扭曲現(xiàn)象，無需在一些受力關鍵點增加配筋。而一些風車型、長條型的建筑存在扭曲現(xiàn)象，需要在受力關鍵點增設配筋，最終會增加建筑造價成本。所以想要控制建筑造價成本，結構設計師必須要采取最合適的結構形式。

2.基礎形式的確定

基礎形式之所以決定造價是源于需要根據(jù)不同土質(zhì)情況來選擇不同的基礎形式。如果土質(zhì)情況不佳，基礎形式就要復雜一些，成本自然會明顯增加。另外，同一地質(zhì)情況可選擇的基礎形式有多種，此時，還需要綜合分析哪一種能夠滿足抗壓等要求，同時也能夠降低施工成本。結構設計師在確定基礎形式時要參考土質(zhì)條件、建筑高度等情況。地基承載力較大而且建筑層數(shù)不高且規(guī)模不大，此時便可以采用剛性基礎;地基承載力小且建筑層數(shù)較高時選用軟性基礎。誠然，具體選擇哪一種基礎形式，需要充分結合地質(zhì)報告。另外，基礎形式確定還需要考慮到工程復雜與否，若是工程較為復雜必須要出具多個基礎形式方案，經(jīng)過專家組反復研究后最終選定性價比最佳的方案。

3.合理選擇上部體系和構件

上部體系必須要符合基礎形式，同時需要結合不同建筑對抗震、抗剪、抗風方面的要求，合理分配墻、柱、梁、樓面屋面的重量、強度、

4.構件截面以及配筋率的選取

在現(xiàn)代建筑當中構件大小和配筋率有著一定的比例關系，即在截面尺寸越小的情況下，配筋率是越大的，而且構件作用功能不同，配筋率不同。這其中的標準和規(guī)范十分詳盡，只要結構設計師能夠做到因地制宜，有效根據(jù)構件位置、功能來有效配筋，就會解決構件截面、配筋率和建筑質(zhì)量、建筑成本的矛盾問題。例如受彎構件配筋率在0.25-0.5%，梁構件配筋率需要處在0.5-1.2%，剪力墻等配筋需要盡可能選擇規(guī)定配筋率的中限[3]。通過以上數(shù)據(jù)可以看到配筋率都存在一個區(qū)間，而結構設計師需要根據(jù)具體情況來選擇固定的配筋率，一般建筑構件可以選擇下限，而重要構件則需要選擇上限，通過這樣的綜合調(diào)整，最終能夠保證構件截面以及配筋率的合理性，達到工程成本控制的目的。

5.控制混凝土強度等級

一般混凝土構件由于強度一般，構件一般都比較厚重。而強度較高的混凝土構件比較輕巧。所以在考慮到建筑整體重量對基礎壓力以及建筑成本控制基礎上，需要綜合考慮控制混凝土強度等級的方案。相同條件下，使用高強度混凝土會減少構件截面尺寸，減少結構自重，又能減少施工過程中的相關費用。實驗證明混凝土強度從C30提升到C60時，受壓構件混凝土量能夠節(jié)省30-40%，受彎構件混凝土用量可以節(jié)省10-20%。因此，在現(xiàn)代綠色施工理念下最好選擇強度合理的混凝土，避免出現(xiàn)建筑肥梁胖柱的現(xiàn)象，要將內(nèi)部空間節(jié)省出來能夠有效改善業(yè)主居住體驗。深圳市賢成大廈原本計劃采用C40混凝土，后來改為C60混凝土，內(nèi)部空間節(jié)省了千余平方米。

6.提高設計人員的專業(yè)素養(yǎng)

上述幾個結構設計因素節(jié)省建筑造價的方法都需要結構設計師擁有充足行業(yè)經(jīng)驗以及設計能力。建筑工程的結構設計主要是設計師，結構設計是一個建筑的靈魂，建筑結構設計師專業(yè)素養(yǎng)的高低在一定程度上決定了建筑結構的優(yōu)劣。所以，想要達成結構設計節(jié)省建筑成本這一目的，必須要提高設計人員的專業(yè)素養(yǎng)、總結經(jīng)驗。設計人員在加強書本知識學習的同時，還要與時俱進，開拓眼界，不斷開拓思維邏輯。需要其在設計中秉持人文設計這一理念，能夠在降低工程造價同時，保證建筑結構合理性、建筑質(zhì)量的安全性，這需要其擁有社會責任感以及較高的職業(yè)素養(yǎng)。

結束語：在結構設計階段通過科學的綜合安排能夠有效減少建筑工程成本，最大可以節(jié)省34%成本。故而提高結構設計科學性對于我國建筑業(yè)綠色發(fā)展有著積極促進作用。在具體的成本控制中，結構設計師需要抓住結構形式、基礎形式、上部體系以及構件、構件截面以及配筋率、混凝土強度等級五個抓手，來有效統(tǒng)籌安排，調(diào)整建筑質(zhì)量、建筑成本間矛盾，讓施工圖紙擁有最佳性價比。

參考文獻

[1]李萍. 建筑結構設計階段優(yōu)化工程造價成本的方法[J]. 門窗， 2021（3）：2.

[2]張灝臨. 建筑結構設計中工程造價控制分析[J]. 建材發(fā)展導向， 2020， 18（11）：1.

[3]韓燕. 探析建筑工程中結構設計對工程造價的影響[J]. 建筑與裝飾， 2020（30）：2.